一种基于peec的含连接附件机箱电磁屏效仿真方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于机箱电磁兼容技术领域，具体涉及一种基于PEEC的含连接附件机箱 电磁屏效仿真方法。
【背景技术】
[0002] 近年来发展起来的电磁场仿真分析和预测技术是机箱电磁兼容设计的基础，可使 研发人员在设计初期就预测机箱电磁兼容特性，从而指导设计。
[0003] 电子设备通过在缝隙处安装导电橡胶、采用液冷代替风冷散热孔等措施，较好解 决屏蔽层电连续性问题后，机箱屏效得到提高。但连接附件作为系统中电子、电气设备的 互连结构，是引入电磁干扰的又一个途径，导致放置于屏蔽机箱内的分系统自身满足电磁 兼容性要求，但在进行互连之后就出现很多问题。机箱屏效仿真技术是机箱电磁兼容性分 析的重要组成部分，其前提是准确建立电子设备机箱的电磁兼容仿真模型，此时就必须充 分考虑影响影响机箱屏效的各个因素，如：微扰结构、通风孔洞、缝隙、导电橡胶和连接附件 等，并对其进行准确建模。而完全考虑这些因素后，由于微小结构众多，必然会导致电磁仿 真模型网格数目急剧增多，使模型变得复杂，造成计算量的增加，甚至由于计算机资源的限 制而无法完成仿真分析工作。所以就有必要分析不同类型结构在屏效建模中的特性，研究 在保证机箱谐振频点偏移量满足工程精度要求下的模型简化方法。
[0004] 前人虽然在屏蔽机箱电磁兼容模型简化方面做了很多工作，但他们的工作都有一 个特点：简化结构皆为"无源结构"（结构本身不产生电磁辐射或辐射贡献极小），例如：腔 体微扰、介质微扰以及加强筋都仅具有结构功能，因其存在对腔体内电场影响小而被简化.
[0005] 但针对具有辐射效应的"有源结构"，例如连接附件，由于其结构贯穿机箱内外空 间，从而成为电磁干扰耦合传导的路径，在机箱内部空间中产生二次辐射，具有较强的辐射 作用。应用传统的简化方法便无法正确反映该结构的辐射效应对场强的贡献，而目前尚未 有处理这种结构的方法。
[0006] 所以应当从连接附件影响机箱电磁兼容特性的原理出发，提出新的建模简化方 法，在实现简化数值仿真模型，有效降低模型复杂度的同时还能准确描述其电磁效应。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的是克服现有技术中具有辐射效应的"有源结构"在机箱内部空间中 产生二次辐射，具有较强的辐射作用，应用传统的简化方法便无法正确反映该结构的辐射 效应对场强的贡献，而目前尚未有处理这种结构的方法问题。
[0008] 为此，本发明提供了一种基于PEEC的含连接附件机箱电磁屏效仿真方法，其特征 在于：包括如下步骤：
[0009] 步骤101、将含连接附件机箱分成机箱主体和连接附件两个子域；
[0010] 步骤102、针对不同子域和对象，基于其在电磁兼容性分析中的特性，采用不同的 建模简化方法，建立起各个部分的电磁仿真数值模型；
[0011] 步骤103、通过步骤102分别建立连接附件和机箱主体电磁兼容性分析数值模型 后，组合完整机箱电磁仿真模型，组合的原理为：
[0012]
【主权项】
1. 一种基于PEEC的含连接附件机箱电磁屏效仿真方法，其特征在于：包括如下步骤： 步骤101、将含连接附件机箱分成机箱主体和连接附件两个子域； 步骤102、针对不同子域和对象，基于其在电磁兼容性分析中的特性，采用不同的建模 简化方法，建立起各个部分的电磁仿真数值模型； 步骤103、通过步骤102分别建立连接附件和机箱主体电磁兼容性分析数值模型后，组 合完整机箱电磁仿真模型，组合的原理为：
满足条件：
其中Z；：为m连接件第n个针脚i线元，Pmni为其等效偶极子偶极矩，Q为内露针脚和线 缆线单元划分个数，1_为m接件第n个针脚i线元长度，I_为该单元电流值，；为单元 指向，(〇为电磁波角频率，Xmin为最_频率所对应的最小波长，PW1和PW2分别是等效如后的 外部辐射源电磁波总能量； 步骤104、应用矩量法对完整模型进行计算，求解其机箱电磁屏蔽效能等特性。
2. 如权利要求1所述的步骤101、将含连接附件机箱分成机箱主体和连接附件两个子 域，其特征在于：所述机箱主体包括外部零件、机箱内微小结构、缝隙、导电橡胶；所述连接 附件包括连接件和互联线缆。
3. 如权利要求1所述的步骤102、针对不同子域和对象，基于其在电磁兼容性分析中 的特性，采用不同的建模简化方法，建立起各个部分的电磁仿真数值模型，其特征在于，包 括如下步骤： 步骤201、将连接附件按照其位置分成两部分，位于机箱中的连接件、内部线缆和位于 机箱外部空间的外露线缆； 步骤202、采用解析方式对外露线缆求解其在已知外部电磁波照射下的感生电流和等 效阻抗，并构建其等效激励源； 步骤203、应用部分元等效电路法对内露线缆和连接件进行建模，提取其等效电路模 型； 步骤204、将步骤202所求感生电流作为激励施加于步骤203内部线缆和连接件的等效 电路模型计算，得连接件针脚和内露线缆电流，求解其在已知外部电磁波照射下的等效偶 极子偶极矩，公式为：
并依照能量守恒原理求解对连接附件进行等效建模后的外部辐射源能量，公式为：
步骤205、将机箱主体影响电磁兼容性建模的结构按其影响机理分成四个部分，外部结 构件、机箱内微小金属结构、加强筋、缝隙和导电橡胶； 步骤206 :针对机箱外部结构件，如减振器、安装定位孔等，采用外部结构件的处理方 法进行简化； 步骤207 :针对机箱内的微小金属结构，基于电磁微扰理论，在保证简化前后机箱谐振 频率偏移量在误差允许范围之内，进行处理，简化准则为
其中Av机箱内部空间 因微小结构而改变的体积，V为机箱原始体积，I为误差常数工程中一般取0<I<0.01 ; 步骤208 :对机箱接触缝隙和导电橡胶进行转移阻抗等效建模，保证等效前后泄漏能 量与原始模型的泄漏能量相等；等效后的转移阻抗必须满足
，其中为等效 后的归一化转移阻抗，为原始模型的归一化转移阻抗，h2、h分别为等效前后的缝隙宽 度； 步骤209 :应用微扰理论的二维面积公式对机箱加强筋进行简化建模，简化准则为
其中是机箱谐振频率的偏移量，AS为加强筋横截面积，S为与加强 筋垂直的机箱壁面积。
4.如权利要求3所述的步骤202、针对外露线缆，其特征在于：还可采用数值求解，构建 其等效激励源。
【专利摘要】本发明属于机箱电磁兼容技术领域，具体涉及一种基于PEEC的含连接附件机箱电磁屏效仿真方法，目的是克服现有技术中具有辐射效应的“有源结构”在机箱内部空间中产生二次辐射，具有较强的辐射作用，应用传统的简化方法便无法正确反映该结构的辐射效应对场强的贡献，而目前尚未有处理这种结构的方法问题该基于PEEC的含连接附件机箱电磁屏效仿真方法，通过建立连接附件的等效偶极子模型，在简化连接件针脚等微小结构的基础上，还能准确描述连接附件的辐射效应，使机箱电磁兼容性分析模型更为准确；在原始技术简化机箱电磁模型的基础上，通过引入连接附件的简化方法，进一步简化机箱电磁兼容数值模型，减少网格划分数目，缩短计算时间。
【IPC分类】G06F17-50
【公开号】CN104573244
【申请号】CN201510019031
【发明人】杨福荣, 李鹏, 段宝岩, 李勋, 王朝斌
【申请人】西安电子科技大学
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2015年1月14日